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        步入扭曲的時空

        2002-04-29 00:44:03朱崇高
        飛碟探索 2002年3期
        關(guān)鍵詞:時間機器光速萊特

        朱崇高

        說起時間旅行,我們總會覺得那只是一種不切實際的幻想,是科幻小說的專利。然而,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),還沒有任何已知物理學(xué)定律能夠完全否定時間旅行。其實,從理論上講,將物質(zhì)沿著時間的軌跡來回切換并不如我們想像的那么困難。問題是,一旦試圖將其付諸實施,技術(shù)上的難題便會接踵而來。

        還記得所謂蟲洞效應(yīng)嗎?據(jù)說利用那些狹小的時空隧道,我們便可從某一時刻游移至另一時刻。倘若我們想回到過去,在理論上,這確實不失為一種完美可靠的方式,問題是,我們需要一定量的“反能”物質(zhì)來撬開蟲洞。

        最近,美國康涅狄格大學(xué)理論物理學(xué)教授羅納德·莫萊特聲稱,他已找到一種更為實際的途徑:將一束循環(huán)光線減速至一只蝸牛的速度。這樣,技術(shù)問題便迎刃而解。據(jù)悉,羅納德正與康涅狄格大學(xué)另外幾名科學(xué)家攜手研制這種裝置。“利用這一裝置,”莫萊特說,“時間旅行可能終將成為現(xiàn)實。”不過,要鉆進莫萊特教授的時間機器可不會那么輕松自在,因為,要使光速減緩,溫度必需接近絕對零度。這又是一個頗為棘手的問題。也許,處于將來時空的人類已經(jīng)找到解決辦法,甚至可以返回到我們目前所處的時空來指點迷津。

        根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論,任何東西,只要它具有質(zhì)量和能量,便可使周圍的時空發(fā)生彎曲,就好像我們坐在沙發(fā)上時,沙發(fā)表面會發(fā)生彎曲一樣。解答愛因斯坦的引力方程式便可了解時空是怎樣受質(zhì)能影響而發(fā)生彎曲的。所有物質(zhì)都會對其附近時空造成一定量的拉伸。因此,位于近地引力場的時鐘比遠離地球的時鐘走得更慢。比如,我們在一杯咖啡里轉(zhuǎn)動茶匙,泡沫便會跟著茶匙一道旋轉(zhuǎn)。同樣,讓一大團物質(zhì)旋轉(zhuǎn),它便會攪動時空,使它們跟著它兜圈子。物質(zhì)密度越大,旋轉(zhuǎn)速度越高,時空扭曲則更加劇烈。

        將這一思路加以引申,我們會發(fā)現(xiàn),發(fā)出具備足夠的能量,就可將這條從過去到將來永無止境的時空線扭曲成一個圓環(huán)。沿著這一環(huán)狀時空,我們便可回到過去某一時刻,就好像沿著某個街區(qū)一直走下去,我們重又轉(zhuǎn)回到大門口一樣。理論家們已找到愛因斯坦方程式的解答方案,包括所謂“類時間封閉回路”,也就是物理學(xué)家們對時間機器的稱呼。1949年,奧地利數(shù)學(xué)家科特·格斯德爾首次提出一種時間機器設(shè)想,可惜這一設(shè)想必須讓整個宇宙旋轉(zhuǎn),而這是不可能的。

        數(shù)十年后,加利福尼亞理工學(xué)院的基普·桑尼提出蟲洞理論,試圖將彎曲時空的不同區(qū)域連接起來,形成時間回路。另外,還有人設(shè)想以轉(zhuǎn)動無限長的圓柱體來構(gòu)造時間回路,但這也是可望不可即的事情。

        莫萊特則利用光線的運動來解決這一問題。比起前人,這一方式顯得更為實際?!耙溃M管光并沒有質(zhì)量,但它也能導(dǎo)致空間彎曲,”他說。通過反射或折射,光便可沿著一道圓形軌跡運動并產(chǎn)生一些極為奇特的現(xiàn)象。

        莫萊特在2001年發(fā)表的一篇論文里描述了環(huán)狀激光束在其圈內(nèi)形成空間渦流的過程。莫萊特不無欣喜地說:“我發(fā)現(xiàn),在環(huán)狀光束的作用下,無論時間還是空間,都有可能被扭曲變形?!?/p>

        莫萊特指出,為了把時間扭曲成環(huán)狀,必須預(yù)備兩束傳播方向相反的環(huán)形光束。當(dāng)光的強度增加到一定程度時,時間和空間便會調(diào)換角色:在循環(huán)往復(fù)的光束內(nèi),時間不停地兜著圈子,這時,我們所認為的時間已成為具有普通維度的空間。

        假如一個人在光圈內(nèi)行走,盡管他確信自己是在往前走,但站在圈外的人可以測定,他實際上是在走向過去。因此當(dāng)這個人走過一段距離后再離開光圈時,他便會遇到進入光圈之前的自己。不過,將時間扭曲成環(huán)狀也并非易事,這需要耗費巨大的能量。于是,莫萊特再度審察自己的方案。他發(fā)現(xiàn),循環(huán)光線的效力取決于它的速度:光速越慢,時空扭曲越是強烈。

        隨著光速變慢,它的慣性逐漸增強,這看起來似乎有悖于我們的直覺,但事實確實如此?!半S著慣性增強,光能也跟著增大,而這就助長了光的效力?!蹦R特說。幸運的是,科學(xué)家們已經(jīng)掌握了降低光速的技術(shù)。哈佛大學(xué)科學(xué)家林浩(音譯)成功地將光速從每秒300 000千米降至每秒幾米甚至讓其完全靜止。

        “在這以前,我認為以這種方式進行時間旅行并不實際,”莫萊特說,“但低速光給我們開辟了新的天地?!?/p>

        為了降低光速,林浩應(yīng)用了一種稱為博茲·愛因斯坦冷凝物的超低溫原子沐液。

        莫萊特的設(shè)想引起了理論物理系主任威廉·斯圖瓦利的興趣。斯圖瓦利是冷原子研究小組的負責(zé)人,他們計劃的第一次實驗旨在通過觀測光圈對陷入其中的旋轉(zhuǎn)粒子的影響了解空間扭曲的過程。莫萊特認為,倘能再增加一道光線,時間旅行將最終展現(xiàn)在我們眼前。至于到底會發(fā)生什么現(xiàn)象,他也無法確定。也許,在扭曲的時空內(nèi),單個粒子會一分為二,來自將來的粒子與自身相遇。

        不過,許多科學(xué)家,包括斯圖瓦利并不相信這項實驗會取得成功。因為,眾所周知,時間旅行會帶來一些匪夷所思的矛盾和問題:如果我們可以回到過去,則前提必須是,我們并未曾有過祖父母,也就是說,我們必須殺害自己的祖父母,以確保我們并未出生過。也許這一問題并非絕對無法解決,但物理學(xué)家們認為,任何顛倒歷史的企圖都是不可能實現(xiàn)的。劍橋大學(xué)天體物理學(xué)家斯蒂芬·霍金針對這一現(xiàn)象提出“歷史不可逆假說”。

        此外,莫萊特的理論基礎(chǔ)——廣義相對論并沒有考慮到量子力學(xué)。也許,這一至關(guān)重要的漏洞意味著在現(xiàn)實宇宙中時間機器不可能運轉(zhuǎn)。

        霍金和桑尼認為,無論什么時間機器都會增大電磁波中的量子波動,在強烈的輻射下,時間機器將自身難保,更不用說人的參與了。甚至莫萊特自己對時間旅行也并沒有多大把握。“我所預(yù)言的能否成為現(xiàn)實取決于實驗的實際進展情況?!彼f。至于如何在啟動時間回路后保證人和設(shè)備完好無損,莫萊特回答說:“還真不知是否應(yīng)該參考一下H.G.威爾士的《時間機器》呢(H. G.威爾士,19世紀英國小說家,著有科幻小說《時間機器》)?!?/p>

        不過,誰知道呢?也許幾年以后,我們將跨入一個嶄新的時代,那時,時間旅行將已成為現(xiàn)實:千奇百怪,來自將來的的人、事物和情景闖入我們的世界。盡管這樣,有一點卻是毋庸置疑的,那就是,即使康涅狄格大學(xué)的時間機器運轉(zhuǎn)成功,它也無法讓我們返回到阿瑟王朝。這是因為,莫萊特的時間機器并不能超越時間回路形成時的起點。也就是說,我們無法回到機器啟動前的任一時刻。這也許就是我們的世界至今沒有被來自將來的事物占領(lǐng)的原因吧。

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